Pentobarbital är ett kortverkande barbiturat som vanligtvis används som lugnande medel, förnarkos och för att kontrollera kramper i nödsituationer. Det var tidigare känt som pentobarbitone i Storbritannien och Australien. Även om bensodiazepinfamiljen av mediciner mestadels har ersatt den, kan den fortfarande användas för korttidsbehandling av sömnlöshet.
Pentobarbital orsakar andningsstopp, vilket resulterar i dödlighet vid höga doser. Den används för att avliva djur, och vissa amerikanska delstater och den federala regeringen använder den för att utföra dödliga injektionsavrättningar av kriminellt skyldiga individer. Det används också för läkarassisterat självmord i flera länder och jurisdiktioner.
Pentobarbital missbrukades ofta och kallades ibland ”gula jackor” på grund av Nembutal-märkets distinkta gula kapsel. Den orala (piller) formen av pentobarbital marknadsförs inte längre.